Реферат: Осмий - благородный металл - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Осмий - благородный металл

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 25 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

7 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ РЕФЕРАТ НА ТЕМУ «ОСЬМИЙ-БЛАГОРОДНЫЙ МЕТАЛЛ» Выполнил: Проверил: 2007 год ОСМИЙ (лат. Osmium), Os, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 76, атомная масса 190,2, относится к платиновым металлам. 1.Свойства. Плотность 22,61 г/см3, tпл около 3027 °C.Осмий – оловянно-белый металл с серовато-голубым оттенком. Это са мый тяжелый из всех металлов один из самых твердых. Тем не менее осмиевую губку можно растереть в порошок, поскольку он хрупок. Плавится осмий при температуре около 3000°C, а температур а его кипения до сих пор точно не определена. Полагают, что она лежит где-т о около 5500°C. Большая твердость осмия (7,0 по шкале Мооса), пожалуй, то из его физических св ойств, которое используют наиболее широко. Осмий вводят в состав твердых сплавов, обладающих наивысшей износостойкостью. У дорогих авторучек на пайку на кончик пера делают из сплавов осмия с другими платиновыми метал лами или с вольфрамом и кобальтом. Из подобных же сплавов делают небольш ие детали точных измерительных приборов, подверженные износу. Небольши е – потому что осмий мало распространен (5·10– 6% веса земной коры), рассеян и дорог. Этим же объясняется ограниченное применение осмия в промышленн ости. Он идет лишь туда, где при малых затратах металла можно получить бол ьшой эффект. Например, в химическую промышленность, которая пытается исп ользовать осмий как катализатор. В реакциях гидрогенизации органическ их веществ осмиевые катализаторы даже эффективнее платиновых. Несколько слов о положении осмия среди прочих платиновых металлов. Внеш не он мало от них отличается, но именно у осмия самые высокие температуры плавления и кипения среди всех металлов этой группы, именно он наиболее тяжел. Его же можно считать наименее «благородным» из платиноидов, поско льку кислородом воздуха он окисляется уже при комнатной температуре (в м елкораздробленном состоянии). А еще осмий – самый дорогой из всех плати новых металлов. Если в 1966 г. платина ценилась на мировом рынке в 4,3 раза дороже, чем золото, а иридий – в 5,3, то ана логичный коэффициент для осмия был равен 7,5. Как и прочие платиновые металлы, осмий проявляет несколько валентносте й: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ и 8 +. Чаще всего можно встретить соединения четырех- и шестивалентн ого осмия. Но при взаимодействии с кислородом он проявляет валентность 8+. Как и прочие платиновые металлы, осмий – хороший комплексообразовател ь, и химия соединений осмия не менее разнообразна, чем, скажем, химия палла дия или рутения. 2. Получение осмия Самородный осмий в природе не найден. Он всегда связан в минералах с друг им металлом платиновой группы – иридием. Существует целая группа минер алов осмистого иридия. Самый распространенный из них – невьянскит, прир одный сплав этих двух металлов. Иридия в нем больше, поэтому невьянскит ч асто называют просто осмистым иридием. Зато другой минерал – сысертски т – называют иридистым осмием – в нем больше осмия... Оба эти минерала – тяжелые, с металлическим блеском, и это не удивительно – таков их состав. И само собой разумеется, все минералы группы осмистого иридия очень редк и. Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый ириди й входит в состав самородной сырой платины. Основные запасы этих минерал ов сосредоточены в СССР (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Ка наде, странах Южной Африки. Естественно, что добывают осмий совместно с платиной, но аффинаж осмия с ущественно отличается от способов выделения других платиновых металло в. Все их, кроме рутения, осаждают из растворов, осмий же получают отгонкой его относительно летучей Но прежде чем отгонять OsO 4 , нужно отделить от платины осмистый иридий, а затем разделить иридий и осмий. Когда платину растворяют в царской водке, минералы группы осмистого ири дия остаются в осадке: даже этот из всех растворителей растворитель не м ожет одолеть эти устойчивейшие природные сплавы. Чтобы перевести их в ра створ, осадок сплавляют с восьмикратным количеством цинка – этот сплав сравнительно просто превратить в порошок. Порошок спекают с перекисью б ария BaO 3 , а затем полученную массу обрабатыв ают смесью азотной и соляной кислот непосредственно в перегонном аппар ате – для отгонки OsO4. Ее улавливают щелочным раствором и получают соль состава Na 2 OsO 4 . Раствор этой соли о брабатывают гипосульфитом, после чего осмий осаждают хлористым аммони ем в виде соли Фреми [OsO 2 (NH 3 ) 4 ]Cl 2 . Осадок промывают, фильтруют, а затем прокаливают в восстановительн ом пламени. Так получают пока еще недостаточно чистый губчатый осмий. Затем его очищают, обрабатывая кислотами (HF и HCl), и довосстанавливают в эле ктропечи в струе водорода. После охлаждения получают металл чистотой до 99,9%. Такова классическая схема получения осмия – металла, который применяю т пока крайне ограниченно, металла очень дорогого, но достаточно полезно го. 3.История открытия. Применение . Помните у Гоголя: "Родился Акакий Акакиевич против ночи , если только не изменяет память, на 23 марта ... Родильнице предоставили на выбор любое из трех имен, какое она хочет выбрать: Моккия, Сессия или назвать реб енка во имя мученика Хоздазата. "Нет, - поду мала покойница, - имена-то все такие". Чтобы угодить ей, развернули календарь в другом месте; вышли опять три имени: Трифилий, Дула и Варахасий. "Вот это н аказание, - проговорила старуха, - какие все имена, я право никогда и не слыхивала таких. Пусть бы еще Варадат или Варух, а то Трифилий и Варахасий". Еще переворо тили страницу - вышли: Павсикакий и Вахтис ий. "Ну, уж я вижу, - сказала старуха, - что, видн о, его такая судьба. Уж если так, пусть лучше будет он называться, как и отец его. Отец был Акакий, так пусть и сын буд ет Акакий". Таким образом и произошел Акак ий Акакиевич". Не знаем, долго ли английский химик Смитсон Теннант придумывал имя одному из двух открытых им в 1804 году химических эл ементов - осмию, но повезло этому "новорожденному" не больше, чем герою гог олевской "Шинели". Дело в том, что "осмий" в переводе с греческого означает... " запах". Согласитесь: для благородного металла (а осмий как представитель платиновой группы металлов с полным право м носит этот титул) такое название, мягко выражаясь, не может служить укра шением. А если учесть, что ближайшие родственники гордо именуются паллад ием (тезка богини Афины Паллады), иридием (по-гречески "радуга"), родием ("Роз а"), рутением (от латинского названия России), то обида становится еще горш е. Почему же Теннант был так немилостив к своему "крестнику"? Прежде чем от ветить на этот вопрос, поведаем о событиях, которые предшествовали открытию осмия. В 1804 году известный английский ученый Уильям Волластон, и зрядно поинтриговав перед этим научный ми р (подробнее об этом рассказано в очерке о п алладии "Шутка английского химика"), сообщил на заседании Королевского общества, что, анализируя сырую (природную) платину, он обнаружил в ней неизвестные ра нее металлы, названные им палладием и родием. Оба были найдены в той части платины, которая растворялась в царской в одке, но при этом взаимодействии оставался еще и нерастворимый остаток. Он, как магнит, притягивал к себе многих химиков, справедливо полагавших, что и в нем может прятаться какой-нибудь неведомы й дотоле элемент. Близки к успеху были французы Колле-Дескотиль, Фуркруа и Воклен. Они не раз замечали, что при растворении сырой пла тины в царской водке выделялся черный дым, а при сплавлении нерастворимого остатка с едким кали образовывались соединения, которые "не возражали" против раст ворения. Фуркруа и Воклен предположили, что искомый элемент частично улетучивае тся в виде дыма, а та часть его, которой не уд ается таким способом "эвакуироваться", ока зывает агрессору посильное сопротивление, не желая в нем даже растворяться. Ученые поторопились дать новому элеме нту имя - "птен", что по-гречески означает "кры латый, летучий". Но это название порхнуло, как бабочка, и кануло в Лету, так как вскоре Теннант сумел разделить "птен": на самом деле он п редставлял собой естественный сплав двух разных металлов. Один из них ученый назвал иридием - за разнообразие окраски солей, а другой - осмием, поскольку ег о четырехокись, выделявшаяся при растворе нии в кислоте или воде продукта сплавления осмиридия (так в дальнейшем стали называть бывший "птен") со щелочью, имела неприятный, раздражающий запах, похожий о дновременно на запахи хлора и подгнившей р едьки. Позже выяснилось, что и сам металл сп особен издавать подобный "аромат", правда, послабее: тонкоизмельченный осмий постепенно окисляется на воздухе, пр евращаясь в четырехокись. Видимо, не по душе пришелся этот запах Теннанту, и он в сердцах решил увековечить в названии открытого им элемента с вое наиболее сильное впечатление от перво го свидания с ним. По одежке встречают, по уму провожают. И если запах да цвет - оловянно-белый с серовато-голубым отливом - можно считат ь "одеждой" осмия, то его характеристики как химического элемента и как металла по этой пословице следует отнести к "уму". Так чем же может похвастать наш герой? Прежде всего, как уже было сказано, своим благородным происхождением. Взглян ите на периодическую систему элементов: в правой части ее особняком держится семейство платиноидов, состоящее из двух триад. В верхнюю триаду входят легкие платиновые металлы - рутений, родий, паллад ий (все в мире относительно: любой представитель этой троицы в полтора с лишним раза тяжелее железа). Во второй триа де собрались настоящие богатыри-тяжелове сы - осмий, иридий и платина. Интересно, что долгое время ученые придерживались такого порядка возрастания атомных весов этих элементов: плат ина - иридий - осмий. Но когда Д. И. Менделеев с оздавал свою периодическую систему, ему приходилось тщательно проверять, уточнять, а порой и исправлять атомные в еса многих элементов. Одному проделать всю эту работу было нелегко, поэтому Менделеев привлекал к работе других химиков. Та к, когда ему от рекомендовали Ю. В. Лермонт ову, которая была не только родственницей великого поэта, но и высококвалифицированным химиком, ученый попросил ее уточнить атомные веса платины, иридия и осмия, поскольку они вызывали у него большое сомнение. По его мнению, наименьший атомный вес должен был быть у осмия, а наибольший - у платины. Серия точных экспериментов, проведенных Лермонтовой, подтвердила пра воту создателя периодического закона. Тем самым было определено нынешнее расположение элементов в этой триаде – все стало н а свое место. Осмий имеет рекордную плотность среди всех обитателей периодической системы - 22,5 г/см3. Чтобы уравновесить гирьку и з этого металла, понадобилось бы более 40 так их же по объему гирек из его антипода-лития. Если обычную бутылку заполнить порошком осмия, то она будет тяжелее ведр а с водой. Но каким бы уникальным ни казалось это качество осмия, пока оно практически не используется в технике. В отличие от тугоплавкости, твердости, прочности и дру гих действительно ценных свойств металлов, большая плотность не приносит лавров ее обладателю. Аналогию мож но найти и в жизни: люди всегда ценили силу, быстроту, ловкость, а гигантский вес или ро ст человека лишь вызывают удивление и сомнительный интерес. Впрочем, у осмия есть и такие деловые качества, которые не могут не внушить уважения к нему. Не случайно, он самый до рогой из всех благородных металлов, хоть и наименее "благородный" из них (вы уже знаете, что мелкораздробленный осмий не в силах противостоять кислороду во здуха даже при комнатной температуре, в то время как его "родственники" славятся преж де всего своей необыкновенной химической стойкостью). Тем не менее, если в 1966 году платина ценилась на мировом рынке в 4,3 раза дороже золота, а иридий в 5,3 раза, то а налогичный коэффициент для осмия был раве н 7,5. Во многом виновата в этом природа, которая не только не накопила запасы осмия, но и ухитрилась так запрятать име ющиеся у нее крохи этого элемента (5 * 10-6 % массы земной коры), что добыча их влетает в копееч ку. Если мировое производство большинства металлов исчисляется тысячами и даже миллионами тонн, то для осмия сч ет идет на килограммы. Одно из главных достоинств осмия - его очень высокая твердость; в этом с ним могут конкурировать немногие металлы. Вот почему при создании сплавов с наивысше й износостойкостью в их состав вводят осмий. Авторучки с золотым пером - не редкость. Но ведь золото - довольно мягк ий металл, а перу за долгие годы работы прих одится по воле хозяина пройти по бумаге долгие километры пути. Конечно, бумага - не напильник и не наждак, однако выдержать такое испытание могут лишь немн огие металлы. И все же кончики перьев справ ляются с этой трудной ролью. Как? Секрет прост: их обычно изготовляют из сплавов осмия с другими платиноидами, чаще в сего из уже известного вам осмиридия. Без п реувеличения можно сказать, что перу, "брон ированному" осмием, сносу нет. Исключительная твердость, хорошая коррозионная стойкость, высокое сопротивление износу, отсутствие магнитных с войств делают осмиридий прекрасным матер иалом для острия компасной стрелки, осей и опор точнейших измерительных приборов и часовых механизмов. Из него изг отовляют режущие кромки хирургических ин струментов, резцов для художественной обработки слоновой кости. То, что осмий и иридий часто "выступают дуэтом" - в виде природного сплава, объясняется не только ценными свойствами о смиридия. но и волею судьбы, пожелавшей, что бы в земной коре эти элементы были связаны необыкновенно прочными узами. В виде самородков ни тот, ни другой металл в природе не обнаружены, зато осмистый ири дий и иридистый осмий – хорошо известные минералы (называются они соответственн о невьянскит и сысертскит): в первом преобл адает иридий, во втором - осмий. Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, но чаще входят в состав самородной платины. Разделение ее на компо ненты (так называемый аффинаж) - процесс, вкл ючающий множество стадий, на одной из которых осмиридий выпадает в осадок. И вот едва ли не самое сложное и дорогос тоящее во всей этой "истории" - разлучить осм ий и иридий. Но зачастую в этом и нет необход имости: как вы уже знаете, сплав широко применяют в технике, а стоит он значительно дешевле, чем, например, чистый осмий. Ведь для того, чтобы выделить этот ме талл из сплава, нужно провести столько химических операций, что одно их перечисление заняло бы много места. Конечны й продукт длинной технологической цепи - м еталлический осмий чистотой 99,9 %. Наряду с твердостью, известно еще одно достоинство осмия - тугоплавкость . По температуре плавления (около 3000 ёС) он превзошел не только своих благородных собратьев - платиноидов, но и подавл яющее большинство остальных металлов. Бла годаря своей тугоплавкости осмий попал в биографию электрической лампочки: еще в те времена, когда электричество доказывало свое преимущество перед други м источником света - газом, немецкий ученый К. Ауэр фон Вельсбах предложил заменить в лампе накаливания угольный волосок осмиевым. Лампы стали потреблять в три раза меньше энергии и давали приятный, ровный свет. Но на этом ответственном посту осмий долго не продержался: сначала его сменил менее дефицитный тант ал, однако вскоре и тот вынужден был уступи ть место самому тугоплавкому из тугоплавких - вольфраму, который по сей день несет свою огненную вахту. Нечто подобное произошло с осмием и в другой сфере его применения – в производстве аммиака. Современный способ синтеза этого соединения, предложенный еще в 1908 году известным немецким х имиком Фрицем Габером немыслим без участия катализатор ов. Первые катализаторы, которые использов ались для этой цели, проявляли свои способности лишь при высоких температурах (выше 700 ёС), да к тому же они были не оч ень эффективны. Попытки найти им замену долго ни к чему не приводили. Новое слово в совершенствовании этого процесса сказали учен ые лаборатории Высшей технической школы в Карлсруэ: они предложили применять в качестве катализатора тонкораспыленный осмий. (Кстати, будучи весьма твер дым, осмий в то же время очень хрупок, поэтом у губку этого металла можно без больших уси лий раздробить и превратить в порошок.) Промышленные опыты показали, что игра стоит свеч: температуру процесса удал ось снизить более чем на 100 градусов, да и вых од готовой продукции заметно возрос. Несмотря на то что в дальнейшем осмию пришлось и здесь сойти со сцены (сейчас, например, для синтеза аммиака использу ют недорогие, но эффективные железные ката лизаторы), можно считать, что именно он сдвинул важную проблему с мертвой точки. Каталитическую деятельность ос мий продолжает и в наши дни: применение его в реакциях гидрогенизации органических в еществ дает отличные результаты. Этим в первую очередь обусловлен большой спрос на осмий со стороны химиков: на хим ические нужды расходуется почти половина его мировой добычи. Элемент ј 76 представляет немалый интерес и как объект научных исследований. Природный осмий состоит из семи стаб ильных изотопов с массовыми числами 184, 186-190 и 192. Любопытно, что чем меньше массовое число изотопа этого элемента, тем менее он распространен: если на долю самого тяжелого изотопа (осмия-192) приходится 41 %, то ле гчайший из семи "братьев" (осмий-184) располага ет лишь 0,018 % общих "запасов". Поскольку изотоп ы отличаются друг от друга только массой атомов, а по своим физико-химическим "наклонностям" они весьма схожи между собой, то разделить их очень сложно. Именно поэтому даже "крохи" изотопов некоторых эле ментов стоят баснословно дорого: так, килограмм осмия-187 оценивается на мировом рынке в 14 миллионов долларов. Правда, в последнее время ученые научились "разлуч ать" изотопы с помощью лазерных лучей, и есть надежда, что вскоре цены на эти "товары неширокого потребления" будут з аметно снижены. Подобно другим платиновым металлам, осмий проявляет несколько валентностей. Наиболее часто встречаются соединен ия, где осмий четырех- и шестивалентен, одна ко при взаимодействии с кислородом он обычно "пускает в ход" все восемь своих валентных связей. Из соединений осмия наибольшее практическое значение имеет его четырехокись (да-да, та самая, которой элемент та к "обязан" своим названием). В роли катализат ора она выступает при синтезе некоторых ле карственных препаратов. В медицине и биологии ее используют как окрашивающее средство при микроскопическом ис следовании животных и растительных ткане й. Следует помнить, что безобидные на вид бледно-желтые кристаллы четырехокиси осмия - сильный яд, раздражающий кож у и слизистые оболочки, вредно действующий на глаза. Примечательна особенность четырехокиси осмия: ее растворимость в органических жидкостях значительно выше, чем в воде. Так, при обычных условиях в стакане во ды растворяется всего 14 граммов этого вещества, а в стакане четыреххло ристого углерода более 700 граммо в. В атмосфере серных паров порошок осмия вспыхивает, как спичка, образуя сульфид. Всеядный фтор при комнатной темпе ратуре не причиняет осмию никакого "вреда", но при нагреве до 250-300 С образуется ряд фторидов. С тех пор как в 1913 году впервые были получены два летучих фторида осм ия, считалось, что их формулы OsF6 и OsF8. Но в 1958 году выяснилось, что фторид OsF8, почти полвека "про живший" в химической литературе, на самом д еле никогда не существовал, а указанные соединения соответствуют форму лам OsF5 и OsF6. Сравнительно недавно ученым удал ось получить еще один фторид OsF7, который при нагреве выше 100 С распадается на OsF6 и элементарный фтор. Окись осмия используют в качестве черного красителя для живописи по фарфору: соли этого элемента применяют в минер алогии как сильные травители. Большинство же осмиевых соединений, в том числе разнообразные комплексы (осмий проявляет присущую всем платиновым металлам сп особность к образованию комплексных соед инений), а также его сплавы (кроме уже извест ного осмиридия и некоторых сплавов с другими платиноидами, вольфрамом и кобальтом), пока "томится" в ожидании подход ящей работы. Можно не сомневаться, что в ближайшее время вопрос их "трудоустройства" будет решен и они заговорят о себе в полный голос. Да и сам осмий еще не сказал последне го слова. А пока инженеры и ученые ищут экономически выгодные пути расширения производства этого ценного металла, изыскива ют новые источники его получения. Важные ра боты в этом направлении были проведены на Норильском горно-металлургическом комбинате имени А. П. Завенягина. Мета ллурги знали, что в медно-никелевых рудах, п оступающих на комбинат, имеются металлы пл атиновой группы, включая осмий. Но поскольку количество его в руде было мизерным, на него не обращали внимания, стар аясь получить лишь как можно больше меди и никеля. "Почему бы не попытаться попутно извлекать этот благородный металл", - задумались несколько лет назад ученые опытно- исследовательского центра комбината. Зад ача, которую они поставили перед собой, была очень сложной: требовалось узнать, как ведет себя осмий на различных ст адиях переработки сырья, определить места его наибольших скоплений, выяснить, на каком этапе производственного процесса он теряется, попадая потом в отходы. Для этого нужно было проделать множество с ложнейших анализов на каждом участке техн ологической цепочки. Но вот эта часть задачи решена. Теперь предстояло создать технологию улавливания осмия из металлургических газ ов, спроектировать, изготовить и смонтиров ать промышленную установку, которая должна была стать ловушкой для осмия. И с этими проблемами работники комбината справились успешно: в ассортименте продук ции заполярного предприятия появился осмиевый концентрат. Полученный в Норильске концентрат поступает затем "на материк", где рождается чистый осмий - один из наиболее дефицитных в наши дни металлов.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Сначала все кричали:
- Тимошенко на самом деле - Капительман!
Потом все кричали:
- Порошенко на самом деле - Вальцман!
А потом премьер-министром стал Гройсман и все такие смотрят друг на друга и только глазами: клип-клип, клип-клип.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru